钢/铝异种材料电阻点焊工艺研究

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近年来,随着航空航天、船舶工业、高速列车以及汽车工业等领域的迅速发展,新型材料的应用越来越广泛,对异种金属、异种非金属,以及金属与非金属的连接技术提出了新的挑战。尤其是在汽车行业,车身轻量化战略的实施,对于汽车安全舒适、节能环保的要求越来越高。  电阻点焊具有工作效率高、节能环保等优点,但钢/铝异种材料的电阻点焊仍然存在很多问题。本文以22MnB5热冲压高强钢硼钢以及5A06铝合金为对象,进行钢/铝异种材料电阻点焊的工艺研究。  研究了不同焊接工艺(焊接电流、焊接时间)对点焊接头抗拉强度的影响,发现随着焊接电流的增加接头抗拉强度先增加后减小,焊接电流过大时接头会出现内部飞溅等现象;随着焊接时间的增加,接头强度先增加后减小。在钢/铝之间添加不锈钢中间层和纯铝中间层,研究不同中间层材料对焊点抗拉强度的影响。加入纯铝中间层时焊点强度高于未加中间层以及不锈钢中间层;加入不锈钢中间层时,点焊接头韧性优于铝合金中间层点焊接头。对比不锈钢中间层与铝合金中间层点焊熔核的特点,添加不锈钢中间层的点焊熔核中,金属间化合物厚度分布比较均匀,厚度小于添加铝合金中间层熔核的金属间化合物厚度。  利用电子背散射衍射(EBSD)技术,对钢/铝异种材料电阻点焊接头铝合金的熔核区组织进行观察,对比了焊接电流和焊接时间对熔核区组织的影响。铝合金熔核区组织发生了连续动态再结晶,熔核区晶粒垂直于钢/铝结合面的方向长大,熔核区再结晶主要影响因素为熔核内部热量分布,电极压力对熔核区再结晶的影响较小。对比焊接时间200ms与300ms铝合金熔核区组织,随着焊接时间增加,铝合金熔核区亚晶数量减少,晶粒的各向异性减弱;对比不同焊接电流8.5KA与9KA铝合金熔核区的晶粒组织,随着焊接电流增加,熔核区的晶粒尺寸变大。钢/铝异种材料点焊过程中焊接时间对熔合区组织性能的影响更加显著。  钢/铝点焊的熔核易存在气孔、夹杂、缩孔等焊接缺陷,当钢/铝结合层处金属间化合物层过厚时,会出现垂直于结合面的裂纹。钢/铝异种材料点焊焊接稳定性较差,采用小电流长时间有利于形成质量较好的焊接接头。
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